Главная » Книги и журналы

1 ... 19 20 21 22 23 24 25

несуточными значениями (индекс 0), например теплового потока qi,Q, амплитудой колебания А^ и временем наступления максимума z. Для любого часа расчет-

ных суток изменяющуюся величину, например тепловой поток qiy определяют по формуле

где Ус - коэффициент, равный косинусу угла для гармонически изменяющейся части величин (в данном случае теплового потока) [53].

Передачу тепла при совместном действии разности температур и потока суммарной солнечной радиации /, попадающего на наружную поверхность ограждения, рассчитывают, пользуясь понятием условной наружной температуры /уел-

усл - /н + А/р - + - . (VII. 8)

где А^р - эквивалентная действию солнечной радиации температурная добавка; р - коэффициент поглощения тепла солнечной радиации поверхностью ограждения; ан - коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждения.

Среднесуточное поступление тепла через 1 м^ ограждения с сопротивлением теплопередаче /?o,i

?i.o = (Wi,o-g, (Vn.9)

где усл 1,0 - средняя за расчетные сутки условная наружная температура

сл1,0 = н.о+Р^о/н. (VII. 10)

Амплитуда колебаний теплового потока (см. гл. П1)

где - амплитуда изменения условной наружной темпера-

W - коэффициент, используемый при аналитическом сложении гармонических колебаний (см. рис. III.20).

Время максимума теплопоступлений

где 81 - время запаздывания сквозного проникания температурных колебаний.

Время максимума условной наружной температуры:



макс макс ри А < Лд/ . , (VII. 146)

усл1 / гн РЛ

где сг-определяют по рис. III.20.

Следует иметь в виду, что в расчетах используется истинное солнечное время г, которое связано с поясным Zu и декретным временем 2д приближенными соотношениями:

2-2п+(Х-15), (VII.15)

где к - географическая долгота. ... °; n - номер пояса времени по карте часовых поясов; 2п = 2д-1.

Теплопоступления через заполнения световых проемов

Основная часть всех теплопоступлений зависит [10] от количества прямой S и рассеянной D солнечной радиации, поступающей на поверхности различной ориентации. Суммарные теплопоступления через заполнение светового проема (лучепрозрачные ограждения обозначают индексом II) равны:

П.Р = (п инс + 0,75D,) k k k k 3; (VII. 17)

где 11,p и ii.t - теплопоступления соответственно за счет непосредственно проникающей в помещение солнечной радиации и разности температур; kn - коэффициент проникания прямой солнечной радиации через одинарное стекление; инс - коэффициент инсоляции, равный отношению освещенной солнцем поверхности окна ко всей его поверхности; /зобл - коэффициент облучения окна рассеянной радиацией; отр - коэффициент, учитывающий отраженную от земной поверхности перед фасадом здания радиацию; пер - коэффициент, учитывающий затенение остекления переплетами: заг - то же, загрязнение светопропускающего материала заполнения светового проема; атм - коэффициент, учитывающий загрязнение атмосферы (при определении расчетного значения теплопоступлений не следует учитывать загрязнение стекла и атмосферы); прон - относительный коэффициент проникания радиации через заполнение проема, которое отличается от одинарного остекления; /Си-коэффициент теплопередачи заполнения светового проема; -условная наружная температура, определяемая по формуле (VI 1.8) с использованием приведенного коэффициента поглощения заполнения оконного проема рп; и - расчетная температура в помещении.

Коэффициент инс зависит от длины выступающих горизонтальных Lr и вертикальных Lb элементов затенения (рис. VII.1), их расположения по отношению к све-




Рис. VII.I. К определению коэффициента инсоляции окна

/ - направление солнечного луча; 2 - горизонтальная проекция солнечного луча; 5 -нормаль к плоскости окна; 4 - проекция солнечного луча на вертикальную (к плоскости окна и горизонта) плоскость; 5 - границы тени на поверхности ограждения от солнцезащитного устройства

товому проему (а, с), горизонтального угла а между проекцией солнечного луча на горизонтальную плоскость и нормалью к данной плоскости наружного ограждения, пространственного угла р между фасадом и проекцией луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную к зданию, а также от размеров светового проема (Я, В), Для горизонтальных солнцезапхитных устройств

Lrctgp--fl

для вертикальных

инс.а ~

В

(VII. 19)

(VII.20)

Значения функций ctgP и tga зависят от времени суток, широты местности и ориентации вертикальной поверхности.

Коэффициент инсоляции сотового солнцезащитного устройства, откосов светового проема или других солнцезащитных устройств, имеющих горизонтальные и вертикальные элементы, равен произведению й^нср инса*

Условную температуру наружной среды в формуле (VII.18) определяют по формуле

. Д^р.п; (vn.2i)

t=fHfi+yctn\ (VII.22)

А^р,11=9р,П.пад %/ н; (VII.23)

р.Н.пад = Р„ с + 0.75О*обл) отрКги, (V -З^Г

где tn - температура наружного воздуха в каждый час суток; А^р, II - температурная добавка, эквивалентная действию солнечной

радиации, падающей на заполнение светового проема; /н.о-сред-



несуточная температура наружного воздуха; ус - коэффициент, учитывающий гармоническое изменение температуры наружного воздуха; Л д - амплитуда колебания температуры наружного воздуха;

р11,пад - падающая на заполнение светового проема солнечная радиация; Рп - приведенный коэффициент поглощения солнечной радиации заполнением светового проема.

Численные значения коэффициентов облучения йобл> отражения /отр и других величин, входящих в расчет теплопоступлений через заполнения светового проема, принимают по данным [53].

Общие теплопоступления в помещение

Общие теплопоступления (теплопотери) в помещение в теплый период года складываются из поступления тепла через ограждения Qorp, тепла, обычно ассимилируемого с воздухом систем вентиляции и кондиционирования воздуха Qbcht, из технологических и бытовых тепловыделений Qtcxh-

Qorp + Свент + QxexH = О. (VII .25)

Теплопоступления через ограждения Qorp, а также QseHT и Qtcxh - величины, переменныс во времени. Qorp для каждого часа расчетных летних суток определяют сложением поступлений тепла через различные виды массивных непрозрачных (покрытия, стены) и лучепро-зрачных (окна, фонари) ограждений различной ориентации:

Qorp2ii+2nii, (Vn.26)

где qi и удельные потоки тепла через разные виды огражде-

ний в расчетный час суток, определяемые по формулам (VII.7), (VII.16).

При переменных технологических тепловыделениях по данным технологического проекта должны быть получены Qtcxh также для каждого часа расчетных суток. В результате сложения Qorp и Qtcxh получают расчетную кривую почасового изменения теплопоступлений в помещение Q и максимальное их значение:

п.макс ~ (огр Ь Стехн)макс

Значение QnaKc иногда принимают как расчетные теплоизбытки для определения производительности вентиляционных систем и воздухохолодопроизводительности систем кондиционирования воздуха. Следует иметь в виду, что при этом установочная мощность системы может



быть завышена (на 30 и более процентов). Для более точного расчета производительности систем с учетом теплоустойчивости помещения расчетную кривую изменения теплопоступлений следует аппроксимировать кривой правильных периодических изменений теплопоступлений (гармонических, прерывистых или их суммой). При плавном изменении теплопоступлений расчетную кривую заменяют гармонической кривой с совпадающими по значению и во времени максимальными теплопо-ступлениями. Гармоническое изменение теплопоступлений характеризуется средним за сутки значением Qn,o, амплитудой А , и временем максимума z .

П

При резких возрастаниях и уменьшениях теплопоступлений их изменение во времени представляют в виде одного или ряда следующих друг за другом прерывистых теплопоступлений. Прерывистое теплопоступление характеризуют постоянным значением теплопоступления Q, его продолжительностью т и моментом времени

окончания гкон.

В том и в другом случае определяют средние за сутки значения слагаемых и составляют средний за сутки тепловой баланс помещения.

Средний за сутки тепловой баланс помещения

Средние за сутки характеристики теплового режима помещения определяются условиями стационарной теплопередачи. Средний за сутки тепловой баланс помещения может быть представлен в виде алгебраической суммы средних за сутки (индекс 0) составляющих:

Согр,0 + Свент.О + техн.О = 1 1 (усл1,0 - п,о) + + П (усл11,а - п,0) + 11,р,0 + 0 (пр,0 ~ ух.о) +

+ техн,0=-0, (VII.27)

где первое слагаемое развернутого уравнения представляет теплопоступления через непрозрачные ограждения (индекс I), второе - поступление тепла через прозрачные ограждения (индекс П) за счет разности температур, третье - непосредственно проникающую в помещение суммарную радиацию, четвертое - ассимиляцию тепла вентиляционным воздухом и пятое - технологические и бытовые теплопоступления.



Средняя за сутки температура помещения определяется в виде

+ VP(V0-iyx.0)

(VII. 28)

Температура воздуха помещения, в том числе и средняя за сутки, отличается от средней температуры поверхностей на тот перепад, который обеспечивает передачу суммарного количества конвективного тепла Qk,o от поверхностей к воздуху и от воздуха к поверхностям. (Среднюю за сутки температуру воздуха в,о и ограждений /д,о можно определить с учетом равенства:

п.о = (в.о+/?.о)/2

в результате значения в,о и /.о равны:

(VII. 29)

где Л=ак2/г - показатель интенсивности конвективного теплообмена по всей площади 2Fi внутренних поверхностей ограждений; ак - осредненный по всем поверхностям в помещении коэффициент конвективного теплообмена.

Естественный тепловой режим вентилируемого помещения

Рассмотрим естественный тепловой режим, который установится в помещении при расчетных параметрах наружного воздуха с учетом проветривания и конструктивно-планировочных мер защиты помещения от перегрева. Известны теплозащитные качества ограждений, ориентация здания, солнцезащитные устройства, бытовые и технологические тепловыделения, производительность и ре-л^им работы общеобменной вентиляции. Следует определить естественный тепловой режим помещения при заданных условиях, в том числе вентиляции, или выяснить необходимый воздухообмен для поддержания расчетных допустимых условий микроклимата.

Чаще всего устанавливается режим постоянного проветривания помещения наружным воздухом tup - tu в ко-



личестве Lq. Содержание явного тепла приточного воздуха Qnp изменяется по гармонике, следуя за изменениями tu.

Содержание явного тепла в уходящем из помещения воздухе также изменяется. Масса вытяжного воздуха равна приточному (1р)выт= (р)пр. Температура удаляемого из помещения воздуха линейно связана с температурой внутреннего воздуха в. Изменения ее по амплитуде и во времени можно считать одинаковыми с изменениями температуры воздуха в рабочей зоне помещения:

Л, - Л, и Zf == Z (VII.31)

В более сложном случае переменного режима проветривания Qnp зависит не только от пр, но и от изменения объема L приточного воздуха. Такой режим может быть, например, при естественной вентиляции или при периодическом проветривании ночным холодным воздухом. При ночных проветриваниях величина. Qnp,n является прерывистым поступлением

где /пр,п и Ln - средняя температура и расход воздуха за время проветривания.

Таким образом, изменения во времени всех тепловых воздействий на помещение могут быть представлены в виде правильных гармоник или прерывистых поступлений. Переменный естественный тепловой режим помещения достаточно характеризовать средним значением и изменением температуры помещения.

Если в помещение с помощью вентиляции подается неизменное количество L наружного воздуха с температурой /н, то приближенно рассчитать Af можно по формуле

а(Лр +LcpЛ^ Ai -, (VII.33)

P, + Lcp

где Л о - амплитуда всех поступлений тепла в помещение; Р' =

п

показатель теплопоглощения помещения (без учета теплопоглощения воздухообмена); а - коэффициент, равный для условий летнего режима приблизительно 0,7.

Расход вентиляционного воздуха при переменном тепловом режиме помещения следует рассчитывать из ус-



ловия выдерживания двух показателей заданного теплового режима: средней за сутки температуры помещения tu,o И амплитуды ее изменения в течение суток-Л^.

Чтобы обеспечить среднюю за сутки расчетную температуру помещения, расход воздуха согласно (VII.27) должен быть равен:

(пр.О~

где /ух, о зависит от заданной tn, о-

Чтобы была выдержана заданная амплитуда Л^, расход воздуха по формуле (VII.33) должен быть равен:

1--- (VII. 35)

Расчетный вентиляционный расход воздуха должен быть равен большему из двух значений, определенных по уравнениям (VII.34) и (VII.35).

Если конструктивно-планировочное решение и вентилирование не обеспечивают условия в помещении, отвечающие заданным требованиям, то необходимо применить систему кондиционирования воздуха. Рассмотренный метод анализа естественного теплового рел<има помещения в связи с этим можно назвать способом определения условий, при которых необходим переход от общеобменной вентиляции к системе регулируемого кондиционирования микроклимата.

Режим кондиционирования микроклимата помещений

В помещении с кондиционированием оптимальные расчетные внутренние условия определяют как условия с практически постоянной расчетной температурой помещения const. Тепловая нагрузка на систему кондиционирования в этом случае в каждый момент времени должна быть равна полным теплопоступлениям, а ее расчетная тепловая нагрузка - максимальным теплопоступлениям Qn,MaKc Такой режим может обеспечить только комбинированная система кондиционирования с охлаждением приточного воздуха и с радиационным охлаждением помещения.

Обычно используют системы кондиционирования только воздуха, задача которых поддержать практичес-



ки постоянной только температуру внутреннего воздуха /в const. Лучистые составляющие теплопоступлений, как было показано в п. V.2, передаются воздуху помещения и ассимилируются кондиционированным воздухом в нестационарнОхМ режиме только частично. Тепловая нагрузка на систему кондиционирования воздуха Qk.b в связи с этим оказывается всегда меньше полных теплопоступлений:

<Зк.в<С;,макс- (VII.36)

Теплопоступления в помещение в расчетные сутки в общем случае представляют в виде суммы гармонических (индекс г ) лучисто-конвективных теплопоступлений (теплопередача через ограждения, теплоотдача от технологического оборудования) и ряда прерывистых (индекс п ) отдельно лучистых (индекс л ) и отдельно конвективных (индекс к ) теплопоступлений (непосредственно проникающая через окна солнечная радиация, теплоотдача излучением и конвекцией от технологического оборудования при сменной работе). В этом случае расчетная тепловая нагрузка на систему кондиционирования воздуха Qk-b равна (см. гл. V) максимальному значению суммы, определенной для каждого часа расчетных суток:

Q .B= (Qr.O + /Сз,., Ye + 2 Qn.K + S а„.л ас.п)макс (VH -37)

где Qr,o ~ средние за сутки значения гармонических лучисто-конвективных теплопоступлений; Aq - амплитуда их изменений в течение

сут; /Сас.г - коэффициент ассимиляции гармонических лучисто-конвективных теплопоступлений; Yc - коэффициент [см. формулу (VII.7)], определяемый для расчетного часа суток; Qn,k - составляющие прерывистых конвективных теплопоступлений для расчетного часа суток; Qn,n - то же, лучистых; /Сас.п - коэффициент ассимиляции прерывистых лучистых теплопоступлений.

Если непосредственно проникающая в помещение солнечная радиация является существенной составляющей лучистых теплопоступлений, то ее следует представить как самостоятельное слагаемое и расчетную тепловую нагрузку, Qkb определять как максимальное значение суммы (VII.37) с дополнительным слагаемым 2qii,pfц/Сас.р, где qup определяют по формуле (VII.17), а /Сас.р - коэффициент асимиляции тепла проникающей в помещение солнечной радиации.

Численные значения коэффициентов ассимиляции Krc.t, /Сас.п, Д'ас.р даны В виде графиков в работе [5].



Данные об изменении теплопоступлений в помещение по часам расчетных суток используют (кроме как для определения тепловой нагрузки на систему кондиционирования) для анализа расчетного релсима работы системы и при выборе основных схем и характеристик регуляторов системы автоматического регулирования. Например, важным является вопрос о времени включения периодически работающей системы кондиционирования, обслулсивающей помещения со сменной работой (административные здания, школы). Чтобы обеспечить в помещении расчетные внутренние условия к началу рабочего времени, предварительная продолжительность работы системы кондиционирования А^пред должна быть в зависимости от отношения Ук/Лк не менее приведенной ниже:

У пом / Лк

<1,5

1,5-2,5

2,5-3,5

А 2:пред

НИИстройфизики совместно с МИСИ длительное время проводили натурные наблюдения за летним тепловым режимом помещений жилых домов, больниц, детских садов, административных зданий в гг. Навои, Шевченко, Москве и др. Цель исследования - выявить возможность разными методами обеспечить допустимые тепловые режимы в этих зданиях, а также определить суточные изменения теплового режима.

Методика проведения натурных наблюдений была построена таким образом, чтобы можно было сопоставить данные эксперимента и расчета для всех показателей переменного теплового режима помещения.

Хорошая сходимость натурных и расчетных данных [50] подтверждает достоверность предложенного метода. Использование его в методике проведения натурных наблюдений помогает выявить основные изменения характеристик теплового режима помещения в течение суток и определить степень влияния на них различных факторов. Принятая методика натурных исследований позволила сократить количество замеров, что значительно облегчило проведение наблюдений.



1 ... 19 20 21 22 23 24 25
Яндекс.Метрика